基于衰减全反射LED光谱的g-C_(3)N_(4)对亚甲基蓝表面的吸附

以SiO_(2)光导纤维为载体,通过溶胶-凝胶法将g-C_(3)N_(4)负载在SiO_(2)光导纤维表面形成一层均匀的薄膜,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、瞬态荧光光谱(PL)、荧光电镜(LSCM)、Zeta电位等表征技术对样品进行表征。结果表明:g-C_(3)N_(4)均匀分布在SiO_(2)光导纤维表面,吸附亚甲基蓝分子后Zeta电位由-45.35 mV升高到-28.72 mV;FT-IR光谱中700 cm^(-1)处的吸收峰移动到667 cm^(-1)处,600 cm^(-1)处的吸收峰消失;PL光谱典型发射峰明显下降,这都说明了g-C_(3)N_(4)对亚甲基蓝分子有较好的吸附能力。利用SiO_(2)光导纤维对光全反射的特点并借助衰减全反射光谱原理,以红光LED为光源,光电倍增管为检测器,研究了g-C_(3)N_(4)对亚甲基蓝分子的表面吸附,采用Freundlich等温吸附模型和Langmuir等温吸附模型对实验结果进行了拟合。结果表明:g-C_(3)N_(4)对亚甲基蓝分子的吸附更符合Langmuir等温吸附模型,属于单分子层吸附而非多分子层吸附。

弱光下锑基太阳电池的光谱响应与性能优化

锑基薄膜太阳电池因其制备方法简单,原材料丰富,光电性能稳定等优点而得到了快速发展。其中锑基吸光层材料(硫化锑、硫硒化锑、硒化锑)具有高吸收系数特点,因而在室内或者水下等弱光条件下具有相当大的应用潜力。通过构造两种衰减光谱以研究新型锑基薄膜太阳电池在弱光下的光电响应。首先通过厚度调节硒化锑太阳电池的吸光能力,发现当吸光层厚度较薄时,电池的光电转换效率存在较大差值;而当吸光层厚度过厚时,电池性能又因载流子复合的增大而降低。在吸光层厚度处于合适的0.4~1.2μm之间时,硒化锑太阳电池在长波衰减光谱和短波衰减光谱下都能获得高于16%的转换效率。然后通过硒含量调节锑基太阳电池的光谱吸收范围,发现长波衰减光谱下,锑基太阳电池的器件性能显著高于标准光谱,并且在20%~40%硒含量下能够获得最佳的转换效率。而在短波衰减光谱下,锑基太阳电池的最佳性能出现在硒含量为60%的情况下。因而在弱光条件下,锑基太阳电池的最佳硒含量需要通过具体的光谱特性确定。最后研究了两种衰减光谱下,硫化锑/硒化锑双结叠层太阳电池的光谱响应特性。发现在短波衰减光谱下,叠层太阳电池效率会随着总厚度的增加而增加。而在长波衰减光谱下,叠层太阳电池的最佳性能能够一直保持在较高水平。当叠层电池总厚度为2μm,且硫化锑顶电池厚度在0.5~1.2μm之间时,器件在两种衰减光谱下都能够实现光谱能量在两个子电池中的合理分配,使得叠层电池效率能够保持在20%以上。通过该研究对锑基太阳电池器件结构的合理设计,能够保证单结和双结器件在不同弱光条件下的高性能输出,为高环境适应性的锑基薄膜太阳电池的研发提供技术支持。

碳纳米管的多光谱兼容衰减特性研究

重点研究碳纳米管的紫外-可见-红外多光谱兼容衰减特性。在傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱分析、激光散射、电子显微镜（SEM）等现代分析技术的基础上阐述了碳纳米管的添加剂、质量浓度、结构与多光谱兼容衰减特性的密切联系，并探讨了调控多光谱衰减的新原理和新技术。结果表明，不同结构和浓度的碳纳米管流体的紫外-可见光谱差别很大。质量浓度为0．04g·L^-1时，粒径为30-50nm的碳纳米管样品在265nm紫外衰减的消光系数为7．825m2·g，透光度为4．4％，紫外吸收光谱衰减为90％以上。验证了样品吸光度和碳纳米管的质量浓度是线性相关的。该碳纳米管在红外光谱范围的兼容衰减特性良好，碳纳米管薄膜厚度为0．1imm时，测量光路中碳纳米管的质量为0．349mg，粒径为30～50nm碳纳米管与液体石蜡复合样品在4.0～6．25μm和7．0～16．7μm红外吸收光谱衰减在90％以上。

浅析LED光谱衰减的评估模型

要科学地进行LED光谱衰减和颜色变化的评估,确保LED使用的可靠性,不仅需要建立预测模型,而且需要保证一定的试验时间。对目前报道过的基于LED电流加速老化实验引起的光谱衰减的几种预测模型进行了介绍,并就其局限性做了分析。同时,对已报道过的用威布尔分布函数预测功率型LED的光通维持的结果进行了探讨。

黄、东海区光谱漫衰减系数特性研究

利用剖面仪于 2003 年 3—4 月在黄、东海实测的水下向下辐照度剖面数据,建立了黄、东海光谱漫衰减系数模型。在 400 ～ 600 nm 波段,漫衰减系数和波长之间存在近似的线性关系。每一个波段的漫 2衰减系数与 490 nm 波段的漫衰减系数 Kd(490) 最小二乘法线性回归的 R 值都超过了 0.99。通过对光谱 2散射直线的斜率与波长进行回归,可以得到光谱散射曲线的斜率与波长的关系,R 值为 0.974。利用本文建立的光谱漫衰减系数模型,可以从一个已知波段漫衰减系数反演出任何另外一个波段的漫衰减系数,从而大大地减少了在水色反演中未知因子的个数。并且,利用现场的实测数据对模型进行了检验和误差分析。各通道的反演误差随着 Kd (490) 的增加而总体降低,在 Kd (490) 较低区域,反演误差值虽然较高,但大部分集中在 20 % 以内。各通道平均反演误差范围在 9% 以下。

用衰减全反射红外光谱研究纳米SiO_2粒子在复合涂层中的迁移现象

用衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)技术研究了纳米SiO2粒子在紫外光固化复合涂层中的迁移现象,并对影响纳米SiO2粒子在涂层中分布梯度的因素进行了半定量分析。研究结果表明,纳米SiO2粒子在光固化过程中向涂层接触空气的表面迁移,在表面层富集。当纳米SiO2粒子含量较高、分子量较小、接枝率较高,或者在极性较大的基体树脂中时,迁移较快,分布梯度较大。

基于中红外衰减全反射光谱的氮同位素标记硝态氮的快速测定

采用中红外衰减全反射光谱对溶液和土壤样本中硝态氮含量（14 NO3-N/15 NO3-N）进行快速测定。结果表明,溶液和土壤样本中硝酸盐的特征吸收区在1200~1500 cm-1,进一步发现,与常规14 NO-3相比,15 NO-3的吸收峰红移约35 cm-1。在硝酸盐特征吸收区内,干扰吸收少,吸收峰与硝态氮浓度成正比,采用该特征波段的第一主成分与硝态氮含量进行线性回归分析,相关系数R2〉0.9840,表明中红外衰减全反射光谱可用于溶液和土壤中硝态氮的快速检测。同时,依据15 NO-3吸收峰的红移特征,采用偏最小二乘法对溶液和土壤样本不同氮同位素标记的硝态氮进行建模预测,结果表明,溶液和土壤样本的预测模型均达优秀水平；溶液样本中,14NO3-N和15NO3-N相关系数（R2）均为0.998,有RPD值分别为6.44和4.76；而土壤样本中,14NO3-N和15NO3-N相关系数（R2）分别为0.979和0.968,RPD值分别为5.75和4.78。因此,红外衰减全反射光谱可用于溶液和土壤中硝态氮以及氮同位素标记硝态氮的测定,为快速原位研究土壤中氮的硝化过程提供新的手段。

应用拉曼和中红外衰减全反射光谱测定溶液和土壤中的硝酸盐

为比较拉曼光谱和红外光谱在溶液和土壤中硝酸盐含量定量分析的适用性，采用两种光谱对溶液和土壤中的NO3^--N含量（0～200mg／L）进行快速测定。结果表明，溶液中硝酸盐的拉曼特征峰在1047cm^-1处，该特征峰强度与NO3^--N浓度成正比，对1035～1060cm^-1波段拉曼光谱峰面积和NO3^--N含量进行线性回归，决定系数帮为0．9954；溶液中硝酸盐的中红外衰减全反射光谱特征吸收峰在1350cm^-1，吸收峰与NO3^--N含量成正比，特征吸收区1200～1500cm^-1峰面积与NO3^--N含量的决定系数R^2为0．9911，表明两种光谱都可用于溶液中硝酸盐的测定。对于土壤样品，红外光谱在1250～1500cm^-1处有硝酸盐吸收峰，且吸收峰与NO3^--N含量成正比，峰面积与NO3^--N含量之间的决定系数R^2为0．9684；而对于拉曼光谱，硝酸盐的拉曼峰因受较强干扰导致吸收峰不明显，峰面积与NO3^--N含量之间的决定系数R^2仅为0．0009，表明中红外衰减全反射光谱可用于土壤中硝酸盐的测定，而拉曼光谱则很困难。因此，拉曼光谱和中红外衰减全反射光谱都可用于溶液中硝酸盐的测定，且前者灵敏度要高于后者；中红外衰减全反射光谱可用于土壤中硝酸盐的测定，而拉曼光谱难以用于土壤中硝酸盐定量分析，这为硝酸盐的快速测定提供理论依据和技术支持。

利用衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)技术快速筛选可降解苯酚菌株（英文）

苯酚是一种重要的化工原料并广泛存在于工业废水中,随着各国对苯酚生物毒性的认识,排放标准日益提高。生物法作为一种高效、低成本、不易二次污染的方法常用于含酚的废水处理。但是可降解苯酚的微生物筛选却是一个复杂繁琐的过程。衰减全反射傅里叶红外光谱(attenuated total reflection Fourier transform infrared,ATR-FTIR)技术是一种高效、快捷、高指纹特性的物理检测技术,主成分分析联用最小偏二乘法(principal component analysis-partial least squares,PCA-PLS)是一种有效提取特征指纹峰并建立模型的方法,该实验联合ATR-FTIR检测技术和PCA-PLS统计方法建立苯酚浓度与吸光度模型,可以快速检测固体培养基中底物浓度。实验建立模型判定系数可以达到99.5%,预测集的判定系数可以到达99.4%,说明模型具有较高的拟合性和推广性。通过模型可以预测出菌株降解后固体培养基底物浓度,筛选出可降解苯酚功能微生物,传统的液体培养并采用气相色谱检测残留苯酚浓度筛选出的结果与ATR-FTIR方法筛选出结果进行对比发现,得到相同的筛选结果。结果表明ATR-FTIR联合PCA-PLS建立高拟合度模型,可以快速检测固体培养基底物浓度,从而达到快速筛选可降解苯酚菌的目的,这种方法可以应用到其他有特征指纹峰的底物中,ATR-FTIR是一种可以广泛应用到功能微生物筛选的快速检测方法。

基于滤波器的动植物油光谱信号预处理方法比较及识别分类

为实现对动植物油的快速无损检验,探究滤波器在提高光谱分析模型区分能力方面的可行性,该研究借助衰减全反射-表面增强红外吸收光谱技术,采集了动物油(159份)和植物油(188份)共计347份样本的光谱信息数据,构建了Fisher判别分析、支持向量机和决策树3种分类模型。比较了希尔伯特变换、有限长单位脉冲响应滤波器、无限长冲激响应滤波器、快速傅里叶变换和小波变换5种滤波器对3种分类模型精度的影响,同时考察了滤波器窗函数(矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗)、小波基函数(Morlet、Dgauss、Mexhat、Haar、Daubechies、Biorthogonal)、滤波方式(低通、高通、带通、带阻)在动植物油样本区分效果方面的差异性。结果发现,滤波器能显著提升光谱分析模型的准确性,低通和带阻滤波方式,矩形窗和布莱克曼窗函数能有效提升模型对样本的区分能力,相较于其他2种算法,支持向量机对各样本的识别区分能力最好。基于FIR低通/带阻滤波器处理后构建的SVM模型(RBF核函数)可作为动植物油样本识别的最佳模型,其对347份样本实现了100%的“类别-品牌”的两级准确区分。综上,滤波器可有效提升光谱分析模型的准确性,结合ATR-SEIRAS光谱信息数据,可准确区分不同的动植物油样本,这为包括动植物油在内的诸多样本的快速无损分析提供了一定参考,为滤波器在提升光谱分析模型方面的应用提供了一定借鉴。

衰减全反射傅里叶变换红外光谱测定溴化丁基橡胶中硬脂酸钙含量

应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(FTIR-ATR)对溴化丁基橡胶中硬脂酸钙测定。结果表明,以相应的特征峰强度比作为定量测定基准,在硬脂酸钙(0.4%~3.0%)含量范围内,有良好的线性关系(0.992~0.996),加标回收率在104%~110%、相对标准偏差RSD<5%,满足生产监控要求。

浮游植物的吸收-衰减特性及其与粒径间的关系

室内测量了十六种浮游植物的吸收-衰减光谱,及其粒径分布和叶绿素a浓度。研究结果表明,粒径和单位细胞叶绿素浓度是影响浮游植物吸收和衰减系数量值的两个重要因素;粒径是决定衰减光谱形状的重要因子之一,粒径与衰减光谱斜率之间存在非单调的变化关系;粒径不是影响浮游植物吸收光谱的蓝-红波段比和光谱斜率的决定性因子,但是,藻细胞密度与粒径平方的乘积是决定吸收光谱斜率的关键量。适用于均匀球体颗粒的Mie散射理论能对粒径与浮游植物吸收光谱和衰减光谱间的相关关系进行阐释,该文研究的藻类其非均匀球体结构并没有从根本上改变粒径与吸收—衰减光谱间存在的内在规律。

蔬菜农药残留检测的红外光谱法研究

对常用高残留农药敌百虫和敌敌畏在蔬菜汁溶剂中的中红外衰减全反射光谱 (ATR)数据进行了研究。在中红外两种农药特征吸收区域 ,蔬菜中的各种色素对农药的特征吸收基本没有干扰 ;农药在蔬菜汁溶液中与在标准试剂溶液中反映出基本相同的吸收特性。研究结果表明 ,应用红外光谱技术可以直接对蔬菜上的农药残留进行检测 ,通过农药在水中的吸收建立模型来模拟其在蔬菜体内的吸收 。

太赫兹衰减全内反射油品检测系统中的棱镜设计

为了获得油品在太赫兹波段的衰减全内反射光谱,实现对油品的在线检测,利用光的折射定律,对太赫兹衰减全内反射系统中的核心部件——衰减全内反射棱镜进行了设计和实验。设计了单次反射棱镜,根据不同物质对太赫兹波的吸收程度不同,将单次反射棱镜用于太赫兹衰减全内反射系统,并进行了水和成品油的测试实验,取得了样品的光谱数据;进一步设计了多次反射棱镜,以增加油品对太赫兹的吸收,并对其进行了光学仿真。结果表明,经过单次全内反射,油品对太赫兹的吸收非常有限,无法实现对成品油的检测。该研究对下一步的油品检测是有帮助的。

碱性果胶酶精练棉针织物表面红外光谱分析

为便于研究碱性果胶酶在棉织物精练中的效果,对傅里叶红外衰减全反射光谱(FT-IR ATR)评价棉针织物精练效果的可行性做论证。试验结果表明,采用盐酸蒸汽处理后的棉针织物可以采用FT-IR ATR评价其精练效果。利用FT-IR ATR法对比分析了碱精练和碱性果胶酶精练效果。图谱分析结果表明,棉针织物采用碱性果胶酶精练取得良好的精练效果,与碱精练效果接近。FT-IR ATR法为棉针织物碱性果胶酶精练研究提供了一种新型的可行方法。

亚麻酸红外光谱定量分析模型构建方法研究

采用红外衰减全反射光谱法(ATR-IR)用于山茶油中亚麻酸含量的快速分析,探讨标准正态变量变换和连续小波导数用于光谱的预处理,结合偏最小二乘、支持向量回归、随机森林和极限学习机4种校正方法用于分析模型的构建,采用蒙特卡洛无信息变量消除方法对最优模型的进一步优化。实验结果表明,亚麻酸的SNV-CWD-PLS模型得到了最好的预测结果,模型的预测相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.902和0.557;模型经MCUVE方法优选变量后,Rp和RMSEP得到改善,分别为0.929和0.492,建模变量由3321减小为110。SNV-CWD-MCUVE-PLS结合ATR光谱为亚麻酸含量的测定提供了一种快速简便的分析方法。

不同傅里叶变换红外光谱法研究土壤光谱特征的比较与应用

为了将傅里叶变换红外光谱技术更好地应用于土壤中官能团的定量分析,通过比较3种不同傅里叶变换技术下土壤特征吸收峰的差异,来选取最佳的光谱技术应用于土壤的相关研究。采用透射(T-FTIR)、衰减全反射(ATR-FTIR)和漫反射(DR-FTIR)3种光谱技术分别对有机物(苯甲酸、硬脂酸)和土壤(辽东栎)进行了分析。并将辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合,使用T-FTIR和DR-FTIR对混合土样进行光谱测定,用于定量分析研究。结果表明:(1)有机物样品在3种光谱技术中均出现特征吸收峰,苯甲酸在1600~1400 cm^(-1)出现苯环C=C骨架特征峰,硬脂酸在2900~2800 cm^(-1)显现甲基的特征峰。有机物中羧酸-COOH内羰基-C=O在1720~1680 cm^(-1)出现伸缩振动吸收峰,羟基-OH分别在1430~1410 cm^(-1),940~930 cm^(-1)附近出现面内和面外弯曲振动吸收峰。有机物在T-FTIR技术中需要用溴化钾(KBr)对其稀释。(2)辽东栎土壤样品在T-FTIR和DR-FTIR技术测试中发现,其土壤谱图中有较多有效特征吸收峰,土壤样品在T-FTIR技术中也需要用KBr进行稀释并使样品均匀的分布在锭片中;而ATR-FTIR技术测试中仅出现个别有效特征吸收峰,不利于对土壤谱图鉴别与进一步分析。(3)辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合的测试结果表明:T-FTIR和DR-FTIR技术测试中质量分数与峰面积比呈正相关,线性拟合分别为R 2=0.70和R 2=0.88。土壤在3种不同红外技术中,DR-FTIR光谱具有较好的土壤特征吸收峰,对土壤样品可以不用KBr稀释。测试步骤简单易操作,可用于土壤样品定量分析研究。

ATR-UV光谱法分析亚硫酸盐废液中的生物抑制剂

酸性亚硫酸盐处理木质纤维素产生的废液含有木素磺酸盐、糠醛和羟甲基糠醛(HMF)等生物抑制剂,快速、同步测定这些物质对于生物质精炼具有重要意义。本文建立了衰减全反射(ATR)-UV光谱法用以快速、同步测定亚硫酸盐废液中三种生物抑制剂的浓度。使用单波长和双波长校正可以测定木素磺酸盐的浓度,这两种方法得到的数据非常接近。由于受到HSO3-和SO32-离子的干扰,总糠醛物质的浓度需用双波长校正才能获得;而糠醛和HMF各自的浓度则需要三波长校正方能获得。ATR-UV光谱法用于桉木亚硫酸盐预处理废液分析的结果表明,50%的木素磺酸盐和30%的糠醛类物质在预处理升温阶段即已生成。因此,本方法在生物质预处理的过程控制中有潜在的应用价值。

基于中红外光谱的规模化奶牛场粪水总氮快速预测方法

为建立适用于规模化奶牛场粪水中总氮含量的快速预测方法,以天津市23家种养结合型规模化奶牛场粪水治理全过程环节的样品为研究对象,探讨了基于中红外衰减全反射光谱技术快速预测粪水总氮含量的可行性。以偏最小二乘法分别建立了同一奶牛场粪水总氮含量的全程定标模型和不同奶牛场粪水总氮含量的全局定标模型,并采用独立的预测集验证了模型有效性。结果表明:全程模型总氮预测含量与实测含量的线性拟合相关系数为0.98,预测均方根误差RMSEP为130.18 mg/L,剩余预测偏差为4.97,可用于某一奶牛场粪水运移全过程环节总氮含量的快速预测;全局模型总氮预测含量与实测含量的线性拟合相关系数为0.97,预测均方根误差RMSEP为191.66 mg/L,剩余预测偏差为3.83,可用于不同奶牛场多元因素条件下总氮含量的快速预测。研究表明,基于中红外衰减全反射光谱可以实现对不同类型规模化奶牛场粪水治理全过程环节样品总氮含量的即时监测和跟踪。